[发明专利]一种机械导纳控制驱动方法

说明书

本发明公开了一种机械导纳控制驱动方法，该方法包括如下步骤，安置助行机器人驱动装置，机器人的移动通过电机驱动；助行机器人后端的把手部分安装有六轴力传感器；六轴力传感器检测三维空间坐标系中x,y,z三个方向的力Fx,Fy,Mz，及力矩Mx,My,Mz，据此识别使用者运动目的；助行机器人驱动装置根据使用者运动目的，控制电机驱动机器人按使用者的运动意图移动；由机械导纳控制助行机器人驱动装置，整体结构简单，使助行机器人移动的速度由使用者施加的力来控制，满足机器人助行、助力等多种控制模式的不同控制需求。

技术领域

本发明涉及一种由机械导纳控制的驱动装置的方法，属于机器人技术应用领域。

背景技术

随着自动控制技术与先进制造业的迅猛发展，机器人技术越来越广泛地应用于社会生活的方方面面。智能助行机器人作为服务机器人中的一类，将致力于依靠科技手段，使机器人自动装置协助老人精确完成康复训练计划，为更多老年人提供智能供助行服务，辅助下肢障碍的老龄人实现日常的助力行走。

现有助行机器人需要通过老人主动的操作以实现助力行走，即老人主动式代步。而半失能老人，四肢弱化现象严重的老人无法自发主动引导助行机器人的移动。人机交互效果有待优化。这就要求机器人在人机交互的设计上要充分融合老人传递的信息，从而感知到老人的运动意图，提高人机协同性，提高助行效果。

发明内容

本发明提出基于六轴力传感器帮助机器人识别使用者运动目的。

一种机械导纳控制驱动方法，该方法包括如下步骤，S1安置助行机器人驱动装置，机器人的移动通过电机驱动；

S2助行机器人后端的把手部分安装有六轴力传感器；

S3六轴力传感器检测三维空间坐标系中x,y,z三个方向的力Fx,Fy,Mz，及力矩Mx,My,Mz，据此识别使用者运动目的；

S4助行机器人驱动装置根据使用者运动目的，控制电机驱动机器人按使用者的运动意图移动。

在助行机器人使用过程中，使用者只需很小的力就可以推动机器人，机器人的驱动力主要来自电机。机器人的把手部分安装六轴力传感器，在使用者推机器人时，六轴力传感器帮助机器人识别使用者的运动目的。基于力导纳控制方法，采用六轴力传感器检测推机器人力的大小和方向。六轴力传感器能检测空间任意三维坐标系中x,y,z三个方向的力Fx,Fy,Mz，及检测x,y,z三个方向的力矩Mx,My,Mz。x-y为水平面上的坐标系，使用者站在机器人把手后，使用者身体与x轴平行。使用者推机器人时，人沿y轴方向施加力；横向移动时，施加力的方向是沿x轴。

使用者步行中的运动状态是前进、转弯，故对六轴力传感器的影响是x,y方向的力Fx、Fy和绕z轴方向的扭矩Mz，六轴力传感器的控制程序中只处理这三个接口输出的模拟量。使用滤波函数滤除噪音干扰，根据Fx、Fy、Mz这三个量的大小，通过机械导纳方程，确定助行机器人的x，y方向和转弯的方向目标速度。然后通过助行机器人的逆运动学，计算每个驱动轮的目标速度，再控制每个轮子的速度，从而达到根据使用者所施加的力的大小和方向，来控制助行机器人的运动速度和方向，实现对使用者助行助力的目的。

根据使用者运动目的，机器人的控制系统驱动助行机器人按使用者的运动意图移动，实现助力行走的用途。

与现有技术相比较，本发明由机械导纳控制助行机器人驱动装置，整体结构简单，使助行机器人移动的速度由使用者施加的力来控制，满足机器人助行、助力等多种控制模式的不同控制需求。

附图说明

图1六轴力传感器力与扭矩示意图

图2使用者运动目的识别驱动机制

具体实施方式

本发明可应用于助行机器人驱动装置，但不限于此。